双流道泵输送固液两相混合物的水力试验研究

为了分析固液混合物对高速双流道输送泵性能的影响,在转速为2 900 r/min工况下,开展了输送4种粒径固体物质与不同浓度的固液两相水力性能试验研究,其最大固体颗粒直径达到48 mm,得到了其在不同工况下固液混合输送的性能规律.实验结果表明,输送固液两相介质时泵进出口压力、扬程、效率比清水试验工况下低,更易发生汽蚀;在相同流量和浓度的工况下,随着输送的固体颗粒粒径增大,效率略有升高,扬程受粒径变化影响较小;在相同流量和粒径颗粒的工况下,随着输送混合物中固体颗粒浓度的增加,扬程及效率呈递减趋势.高速双流道泵的结构可以用来输送海底金属矿物质.     

HTAB在固液两相流中的减阻特性研究

为了探究添加HTAB下不同稠密粗细固体颗粒固液两相流的流动特征,采用直径为10 mm的不锈钢管作为实验管道,对影响固液两相流阻力特性的主要因素进行了研究.结果表明,影响固液两相流阻力特性的主要因素为固体质量浓度和固体颗粒粒径.通过改变固体质量浓度和颗粒粒径,观察添加表面活性剂对固液两相流的减阻特性影响情况,发现在相同表...     

超声空化对颗粒破碎作用的影响因素研究

为探究超声空化作用对颗粒破碎的影响效果,基于空化泡的动力学基本方程,利用空化过程Matlab数值方法分析了超声频率和液相黏度两个关键因素对超声空化作用强度的影响。在数值分析的基础上,通过超声空化破碎试验探究了超声频率和浆液浓度的影响效果。试验结果表明:经过一定时间的超声作用,颗粒群中位粒径D50及10%体积累计粒径D10大幅减小,超声空化颗粒破碎作用明显。超声频率和物料浆液浓度越低,空化作用越强,颗粒破碎效果越好;同时,介质的存在可以有效增强超声作用下空化微射流的壁面效应,增强颗粒的破碎效果,但过多的介质会影响超声波的传导,减弱空化作用。     

后混磨料射流颗粒运动仿真和实验分析

基于DPM离散相模型,通过FLUENT软件对后混喷嘴内的磨料颗粒运动轨迹进行仿真和分析。引用二方程模型中的RNG k-ε模型,得出了后混喷嘴内的静压分布和湍动能分布。通过改变磨料粒径的大小和入口速度,分析研究颗粒的运动情况。模拟结果表明:颗粒粒径和颗粒入口速度都会影响粒子的加速运动,进而影响切割效果。分析得出了不同粒径粒子的最佳进口速度和最佳颗粒粒径,并从减小喷嘴磨损和提高射流效果方面优化混合过程。实验结果与仿真结果相符,验证了仿真的正确性。     

半干法压力旋流式喷嘴雾化性能数值模拟

对压力旋流式脱硫雾化喷嘴雾化特性进行了数值模拟研究,分析了各因素对雾化液滴粒径的影响,得到了喷嘴下游流场内液滴粒径和速度空间分布.计算结果表明:雾化液滴粒径与雾化压力和喷嘴直径成正比,与雾化介质黏度和表面张力成反比;液滴速度沿轴向方向急剧衰减,在距喷嘴200mm处几乎不发生变化,而在径向方向上呈中心低,边缘高的分布;在破碎和聚合的作用下,液滴粒径沿轴向方向呈先减小、后增加的趋势,大颗粒主要集中在雾炬外围.试验结果与计算值基本吻合.     

管道内液固浆液输送的数值模拟

为了对管道内液固浆液输送的流动形态进行研究，建立了以颗粒动力学为基础的Euler Euler双
流体模型.在浆液流速大于临界沉积速度的情况下，模拟了不同浆液入口速度时的管道压力降，同时对管
道内浆液输送液固两相流进行了研究：当轴向位置与管径之比大于50时，管道内浆液流动处于充分发展
状态.此外还分析了在不同浆液速度下管道内液固两相的空间分布和浆液流动形态：在水平方向液相速度
分布和固体颗粒相速度分布呈对称状态；垂直方向液相速度分布和固体颗粒相速度分布由于重力影响，
不再呈对称状态.固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同，两者之间的滑移速度很小，可以忽略.计算
结果与实验值的比较表明，所建模型能有效地描述管道压力降和管道内浆液流动形态.     

双层气雾化喷嘴突出高度的数值研究与分析

采用计算流体软件Fluent数值模拟的方法,通过对双层气雾化喷嘴气流场、颗粒粒径以及温度场的数值模拟,研究分析了导液管突出高度对气流场、颗粒粒径以及温度场的影响．研究结果表明,模拟结构中导液管突出高度为6mm时气流场结构最优,雾化所得粒径最小．此外,论文总结了气雾化过程中液滴在特殊气流场中破碎的主要过程,为双层气雾化喷嘴结构设计及机理研究提供了理论依据．     

泵送混凝土管道冲蚀疲劳失效数值模拟

为研究泵送混凝土中非牛顿流体-颗粒、颗粒颗粒和颗粒管壁之间的相互作用,探明管道堵塞机制,基于计算流体动力学和离散元法(CFD-DEM)分析了混凝土各相在泵送过程中的运动演化规律;利用非牛顿流体-颗粒两相流管道侵蚀寿命预测模型分析了混凝土流动对管道壁面的冲蚀磨损机制,预测了管道的冲蚀疲劳寿命。结果表明：模拟结果与工程及实验相吻合,在管道流场发生变化处(进口、出口、弯管处)管道壁面冲蚀相对严重,该部位的寿命仅为工程工况条件连续工作29 d;此外,颗粒粒径越大对壁面的磨损越严重,粒径范围15～30 mm的颗粒与管壁之间的切向作用力占比达42.81%,导致能量损失33.02%;弯管段颗粒碰撞次数大约是直管段的2倍,颗粒在直管段的动能明显高于弯管段且弯管段的切向动能损失高于直管段,这说明弯管段更容易堵塞。模拟结果能够为泵送混凝土的管道设计及维护提供理论支撑。     

液固外循环流化床内喷嘴对流场影响的数值模拟

喷嘴是影响液固外循环流化床内颗粒循环的关键部件.应用STAR CCM+软件,基于Realizable-湍流模型和壁面函数法,采用SIMPLE算法对压力和速度场进行耦合求解,讨论了喷嘴位置与口径比对速度、压力、湍动能以及涡强分布规律的影响.结果表明,喷嘴口径比是影响压力、射流中心速度、阻力大小的关键因素,当喷嘴口径比为0.375时,压降最小,且阻力较小,利于流体循环.流体经喷嘴喷出后,因射流区速度梯度较大而产生剪切力,形成涡旋,当喷嘴安装位置为0 mm时,涡旋达到最大,卷吸力最强.     

激波驱动颗粒群加速效果优化的实验研究

为了通过波后气流的加速来实现颗粒群加速效果的优化,该研究基于现有的水平激波管装置,设计加工了分别针对亚声速、跨声速和超声速波后气流的三种不同类型加速喷嘴。使用高速摄影仪对固体颗粒群的运动图像进行捕捉,通过沿激波管轴向动态压力测量确定激波速度和激波马赫数Ma。结果表明:其他条件都相同时,颗粒粒径越小,颗粒群运动的尾迹现象越不明显,颗粒群的加速效果越好;对于不同类型的喷嘴结构,其他条件都相同时,应该根据波后气流的马赫数合理的选取喷嘴来进行加速,从而优化颗粒群的加速效果。     

π型管液固两相冲刷腐蚀数值模拟

输油管道系统常常会发生冲刷腐蚀现象,冲刷腐蚀现象产生的主要原因是颗粒对壁面的撞击.使用DPM模型研究固体颗粒对管壁的冲蚀作用,分析π型管的流动特性,研究流体速度、颗粒质量流量、颗粒直径以及颗粒密度对管道冲刷腐蚀速率的影响.模拟结果表明,π型管道在弯头处冲刷腐蚀最严重;当流体速度增大、颗粒质量流量增多时,最大冲刷腐蚀速率...     

基于E/CRC磨损模型的离心泵壁面磨损特性研究

为了探索离心泵内液固两相流动及固体颗粒引起的壁面磨损特性,本文基于E/CRC磨损模型进行了数值预测,获得了设计工况下离心泵各个区域的磨损形态并对比不同区域的最大和平均磨损率,分析了磨损率变化规律并预测了最大磨损率发生位置,讨论了颗粒粒径及浓度对离心泵叶轮磨损特性的影响.结果表明:磨损最严重的区域在叶片前缘及叶片压力侧尾...     

微小液固流化床的流化特性

在高405mm、直径15mm的微小液固流化床中,以水为流化介质,3组不同颗粒为床料,考察了填料高度、颗粒粒径及密度对床层膨胀、液速-压降曲线、最小流化速度和流化质量的影响。实验结果表明:随流速的增大,微小流化床依次出现了固定床、均匀膨胀及流体输送3种流型。各流型操作流速范围不受填料高度影响,但随着颗粒粒径及密度的减小,均匀膨胀区的流速范围减小,最小流化速度降低。随填料高度的增加,床层膨胀率降低,且流化质量提高;颗粒粒径和密度越小,床层膨胀率受液体流速的影响越明显,获得的流化质量越高。     

基于直接冷却固化与发汗提纯的熔融结晶研究

提出了一种新的基于直接冷却固化与发汗提纯的熔融结晶技术。其基本过程是将有机混合物熔融液直接滴入惰性冷却介质中,制成大小均匀的固体颗粒,然后经发汗、分离发汗液后,得到高纯度产品。实验研究了原料组成、冷却固化温度、固体颗粒直径等因素对颗粒提纯效果的影响。结果表明,原料组成不同的固体颗粒在相同温度下发汗提纯,其产品纯度趋向一致,说明产品的最终纯度是由发汗温度决定的。冷却固化温度低,得到的固体颗粒结构致密,颗粒发汗提纯速率较慢,但产品收率较高。颗粒直径越小,提纯速率越快,发汗后产品纯度也越高。以对二氯苯含量为85%的混合二氯苯为原料,在0℃冷却固化制成直径为3 1mm的固体颗粒,经100min发汗处理后,对二氯苯含量提高到99 6%,发汗提纯速率常数为1 02×10-3s-1。     

非牛顿流体在气升式反应器中的流动特性

以非牛顿型流体在气升式内环流反应器中流动性特性为研究对象，考察了在气－液－固三相体系中气信心经和液体循环速度随不同的表观气速固体颗粒粒径和浓度、设备结构尺寸的变化规律。对实验数据进行回归处理得到气含率和循环速度的经验关联式，并对非牛顿型流体和牛顿型流体在同一反应器中中的流动特性作了比较。     

Cu/SiC_P材料的复合电铸制备工艺

研究了采用复合电铸工艺制备碳化硅颗粒(SiCP)增强铜基复合材料中添加剂、颗粒粒径、电流密度、施镀温度、搅拌强度等工艺参数对Cu/SiCP复合材料中SiCP含量的影响.结果表明,优化各工艺参数可有效促进SiCP与铜离子的共沉积,提高复合材料中增强固体颗粒的含量.在此基础上研究开发了一种可有效促进助SiC颗粒与铜共沉积的混合添加剂,可获得SiCP含量较高的Cu/SiCP复合材料.     

Cu/SiCP材料的复合电铸制备工艺

研究了采用复合电铸工艺制备碳化硅颗粒(SiCP)增强铜基复合材料中添加剂、颗粒粒径、电流密度、施镀温度、搅拌强度等工艺参数对Cu/SiCP复合材料中SiCP含量的影响.结果表明,优化各工艺参数可有效促进SiCP与铜离子的共沉积,提高复合材料中增强固体颗粒的含量.在此基础上研究开发了一种可有效促进助SiC颗粒与铜共沉积的混合添加剂,可获得SiCP含量较高的Cu/SiCP复合材料.     

含砾砂岩CBR值的影响因素研究

CBR值是评定土基(或其他路面材料)承载能力的重要参数,其大小取决于许多因素。通过对不同粒径范围的含砾砂岩进行CBR试验,分析了颗粒粒径、矿物成分、泡水时间和击实次数等因素对CBR值的影响,并利用双因素无重复分析法对上述影响因素进行了显著性分析。结果表明:含砾砂岩经压实后浸水仍不易软化,强度稳定,在南方强降雨地区,可用来填筑路基;矿物组成、泡水时间和击实次数对含砾砂岩的CBR值影响较大,粒径大小和干密度对CBR值的影响相对较小;当难以通过增大夯实功来提高路基的填筑强度时,可通过增加粗颗粒的含量来实现路基承载强度的提高。     

基于LBM的通道内多孔介质交界面滑移效应研究

多孔介质与流体所构成复合区域内流体流动现象在自然界及社会许多行业之中广泛存在,研究含多孔介质通道内流体流动的问题具有重要意义。文章基于格子Boltzmann方法对局部填充多孔介质的通道内流体流动进行模拟,研究了不同工况条件下对多孔介质区域与纯流体交界面处的滑移效应变化规律,并采用编程进行数值模拟及结果验证,分析了不同Re数和孔隙率对多孔介质区域与纯流体交界面处的滑移效应。结果表明:速度滑移系数α始终为正,应力滑移系数β始终为负值;速度滑移系数α和应力滑移系数β的数值随Re数和孔隙率ε增大时的变化趋势不同,但滑移效应的变化趋势相同,即速度滑移效应和应力滑移效应都随Re数的增大而增强,随孔隙率ε的增大而减弱。     

颗粒组分特性对稠密细颗粒固液两相流流动特性的影响

为进一步探讨旋转工况下稠密细颗粒固液两相流的流动特性,分析颗粒浓度、粒径和剪切速率对固液两相流流动特性的影响,以玻璃珠、水固液混合介质为研究对象,首先分析了颗粒浓度和粒径对群体颗粒沉降速度的影响;然后通过旋转流变仪测量了不同工况下流体的剪切应力与粘度,在回归分析的基础上获得同一粒径下不同浓度流体的流变特性曲线和粘度曲线;最后通过正交实验表(L8(4×24))分析了颗粒浓度、粒径、剪切速率对混合介质流变性能变化的影响。结果表明:在旋转工况下,稠密细颗粒固液两相流符合膨胀性非牛顿流体特征,粘度与剪切速速率呈递增指数关系,流体粘度随颗粒粒径的增大而减小,随颗粒浓度的增大而增大;对混合介质流变性能影响最大的因素是颗粒体积浓度,其次是粒径,最后是剪切速率。